Peut-on utiliser les BFUP (Bétons fibrés à ultra-hautes performances) en zone sismique ?

Très peu d’informations sont disponibles sur le comportement des BFUP sous sollicitations sismiques. On trouve plus d’information concernant les BFM. Nous nous contenterons ci-dessous d’exposer celles accessibles au grand public dont la liste est présentée dans la bibliographie de ce document. Je n’aurais pas la prétention d’être exhaustif ni de répondre à l’ensemble des questions soulevées par ce sujet. Néanmoins, il semblerait qu’il soit possible de différencier deux comportements différents : le 1er concerne le BFUP sans complément d’armatures passives, le 2sd traite de l’association de BFUP avec des armatures passives. Le fond du problème est de juger de la capacité du BFUP à reprendre les efforts de traction induit par une sollicitation sismique.

LE BFUP SANS COMPLEMENT D’ARMATURES PASSIVES

Le cas de de charge sismique (sollicitation majoritairement de type alterné) peut être représenté par un faible nombre de cycles de grande amplitude qui sollicite les sections en traction et compression.
Les nombreux essais de la littérature montrent que des sections de BFM se comportent moins bien que des sections Béton Armé.
[Rossi98] Dans le cas de poteaux d'ossature, les déplacements relatifs fibres-matrice sont incompatibles avec le fonctionnement mécanique des fibres. L'ouverture des fissures créées dès le premier cycle vient irrémédiablement déchausser les fibres, conduisant à la ruine rapide de la section.
Nous pouvons souligner les résultats d’une étude sur la pertinence de la réalisation de pieux en béton de fibres métalliques en zone sismique. Bien que celle-ci ai été réalisé avec des BFM « classiques », elle aboutit notamment aux conclusions suivantes :
- D’un point de vue résistance : en flexion simple ou composée avec traction, les fibres ne peuvent pas apporter
Il semble que l’expérience ait montré que les mécanismes en présence sont identiques aux BFM et BFUP.

BFUP sans armatures passives --> En traction directe ou en flexion alternée, il existe un risque important lors de l'ouverture des fissures créées dès le premier cycle de venir irrémédiablement déchausser les fibres, et de conduire à la ruine rapide de la section.

BFUP AVEC COMPLEMENT D’ARMATURES PASSIVES

Les études réalisées tendent à une utilisation des fibres en complément ou en substitution d'une partie du ferraillage d'effort tranchant.
Il a été également constaté que l'éclatement rapide du béton d'enrobage habituellement constaté dès les deux ou trois premiers cycles n'a plus cours avec l’utilisation de fibre en quantité suffisante. Le confinement des armatures reste effectif et leur fonctionnement par ancrage mécanique en partie assuré.
L’exemple d’une réhabilitation sismique de piliers de ponts rectangulaires à l’aide d’un chemisage en BFUP [Massiccote08] est riche d’enseignement.

Ces piliers de ponts présentaient à leur base une déficience en armatures d’efforts tranchant (cadres) et en longueur de recouvrement des armatures provenant des fondations avec celles du pilier :

Le béton original a été démoli à l’aide d’un marteau piqueur jusqu’à une profondeur de 25 mm derrière les barres de chevauchement de manière à ce que le BFUP de remplacement puisse enrober complétement les deux barres.

Les conclusions du projet sont les suivantes : les essais (laboratoire) de déplacement en tête sur une reconstitution d’un pilier représentatif ont été concluants. Le déplacement en tête n’a pas permis d’abîmer la surface du BFUP mais il a permis d’atteindre la résistance ultime des barres d’armatures.

BFUP avec armatures passives -->
- L’éclatement du béton d’enrobage est évité
- Le confinement des armatures est assuré
- Les longueurs de recouvrement des armatures passives sont diminuées

FD P 06-031 (GUIDE D'APPLICATION DE L'EUROCODE 8)

Ce fascicule de documentation édité par l'AFNOR précise le point suivant :

La NF EN 1998-1 permet-elle d'envisager des structures primaires en béton BFUP ?

Un béton BFUP est un Béton Fibré à Ultra-hautes Performances, qui possède une résistance à la compression élevée et une certaine résistance à la traction. Il peut comporter des armatures de béton armé pour un fonctionnement de type béton armé ou de type précontraint.

Le développement de ces bétons est en pleine évolution et les règles de calcul les concernant, en situation non sismique, sont en cours d'élaboration. À terme, on peut donc raisonnablement penser que ces bétons seront aptes à réaliser des structures primaires en situation sismique. Mais, en l'état actuel, ces bétons ne rentrent pas dans le domaine d'application de la NF EN 1998-1 et de son Annexe Nationale.

Lorsqu'un procédé n'est pas couvert par une norme, son utilisation est possible par le biais d'une procédure spécifique : ETE (Evaluation Technique Européenne), Avis Technique, etc. Dans tous les cas, l'utilisation visée dans le cadre du projet doit faire l'objet de justifications appropriées s'appuyant d'une part, sur les prescriptions de la NF EN 1992-1-1, d'autre part, sur les principes de la NF EN 1998-1.